RO125845A2 - Generator de ozon - Google Patents

Abstract

Prezenta invenţie se referă la un generator de ozon, constituit dintr-un corp (1) cilindric, cu flanşe (2 şi 3) de intrare şi ieşire a unui gaz procesat, şi de admisie şi evacuare a unui fluid de răcire, din nişte perechi de electrozi (4 şi 5) cilindrici coaxiali, conectaţi la un transformator (6) de ridicare de înaltă tensiune, şi separaţi cu bariere (7) dielectrice, cu diametre crescătoare în intervalul diametrului corpului (1), formând nişte fante inelare (8), electrozii (4) de pe pereţii interiori ai barierelor (7) fiind deplasaţi axial în raport cu electrozii (5) de pe pereţii exteriori, pe partea flanşei (2) corpului (1) fiind prevăzut un sistem suplimentar de electrozi (9) cilindrici coaxiali, de ionizare, prezentând muchii (12) ascuţite, orientate către nişte electrozi (10) de deionizare a gazului procesat, conectaţi la o sursă (11) de curent continuu de înaltă tensiune, electrozi (10) care formează între ei fante inelare (13) de trecere a gazului refulat către electrozi (4 şi 5) şi de descărcare a barierelor dielectrice (7), generatorul utilizând drept fluid de răcire gazul procesat, răcit în exteriorul corpului (1).

Description

CI. Int.⁷ C01B 13/12

GENERATOR DE OZON

Invenția se referă la tehnologiile de generare a ozonului, concret la generatoarele tubulare de ozon cu elemente multiple de descărcare electrică în gazul procesat cu conținut de oxigen.

Generatoarele de ozon industriale, în funcție de geometria electrozilor, se clasifică în generatoare de ozon cu electrozi plani paraleli cu colector central sau cu circulație longitudinală și în generatoare de ozon cu electrozi tubulari amplasați vertical sau orizontal. Cea mai larga utilizare au cunoscut-o generatoarele de ozon tubulare cu amplasarea orizontală a electrozilor.

Este cunoscut generatorul de ozon, conform brevet GB 1401692, constituit dintr-un corp cu flanșe de intrare și de ieșire a gazului procesat cu conținut de oxigen, în care simt amplasate elementele de descărcare electrică care conțin perechi de electrozi cilindrici coaxiali, conectați la o sursă de înaltă tensiune. Electrozii tubulari exteriori sunt montați cu ajutorul a două plăci de compartimentare a corpului, care formează cu acesta compartimentul de răcire. Electrozii tubulari interni sunt fixați cu alte două plăci de compartimentare a corpului. Spațiile dintre aceste plăci formează camerele de procesare a gazului. Electrozii tubulari interni sunt răciți cu lichid care circulă în interiorul acestora.

Dezavantajul generatorului de ozon este reducerea intensității de producere a ozonului cauzată de neomogenitatea vitezei de curgere a gazului procesat printre electrozii tubulari externi. Construcția generatorulu de ozon este complicată și are gabarit mare. Reglarea intensității de producere a ozonului este dificilă.

Cea mai apropiată soluție tehnică de cea propusă este generatorul de ozon, conform brevet FRG 1271087, constituit dintr-un corp cilindric cu flanșe de intrare și de ieșire a gazului procesat, de admisie și de evacuare a fluidului de răcire, din elemente de descărcare electrică, amplasate în corp, care conțin perechi de electrozi cilindrici coaxiali, separați cu bariere dielectrice și cu fante inelare pentru descărcarea electrică în gazul procesat. Electrozii exteriori sunt fixați pe plăcile tubulare ale corpului legat la pământ, iar electrozii interiori sunt legați prin șine de alimentare cu curent cu un transformator de ridicare de înaltă tensiune.

Dezavantajele generatorului de ozon cunoscut sunt legate de erorile de centrare a electrozilor de descărcare, care sunt fabricați sub formă cilindrică cu anumite toleranțe, iar în exploatare eroarea de centrare crește direct proporțional cu săgeata de încovoiere a acestora sub greutatea apei de răcire, care conduc la o descărcare neuniformă și la un debit neuniform a gazului procesat. Toate acestea în rezultat final reduc eficiența de producere a ozonului. Plus la cele menționate construcția generatorului cunoscut necesită sisteme relativ complicate de refulare a fluidului de răcire și de refulare a gazului procesat. Reglarea intensității de producere a ozonului poate fi realizată doar prin variația într-un interval nu prea mare a tensiunii de alimentare a electrozilor de descărcare, interval limitat pe de o parte de tensiunea de prag, la care începe producerea ozonului, iar pe de altă parte de tensiunea de străpungere a gazului.

Problema tehnică, pe care o rezolvă invenția propusă, este realizarea unui generator de ozon compact și cu construcție simplă, în care funcțiile complementare de refulare a gazului procesat și de răcire a electrozilor de descărcare sunt cumulate cu funcția de bază de generare a ozonului și realizate de procesul de descărcare în gazul procesat.

Generatorul de ozon, constituit dintr-un corp cilindric cu flanșe de intrare și de ieșire a gazului procesat, de admisie și de evacuare a fluidului de răcire, din elemente de descărcare

ORCIUL DE STÂF ‘'i UTRi.i

Cerere de t. ev5!

’NVCMȚH Șl MÂRCf de invenție oo© 2 î

40.1- ... -η

6 -01- 2009..

<^-2 0 0 9 - 0 0 0 2 1 -- <-λ

6 -01- 2009 4 Ο electrică, amplasate în corp, care conțin perechi de electrozi cilindrici coaxiali, conectați la un transformator de ridicare de înaltă tensiune și separați cu bariere dielectrice și cu fante inelare între electrozii pentru descărcarea electrică în gazul procesat, conform invenției, înlătură dezavantajele de mai sus prin aceea că, în generator sunt utilizate perechi de electrozi cilindrici și bariere dielectrice cu diametre crescătoare în intervalul diametrului corpului, perechi amplasate coaxial cu corpul generatorului de ozon, astfel că fantele inelare sunt formate între ele, iar electrozii perechilor de pe pereții interiori ai barierelor dielectrice sunt deplasați axial în raport cu electrozii de pe pereții exteriori ai barierelor, în calitate de fluid de răcire este utilizat gazul procesat, răcit în exteriorul corpului, pe partea flanșei de intrare a gazului, în corpul generatorului de ozon, coaxial cu acesta, este poziționat un sistem suplimentar de electrozi cilindrici coaxiali de ionizare și de electrozi cilindrici coaxiali de deionizare a gazului procesat, conectați la o sursă de înaltă tensiune de curent continuu, care alcătuiesc un dispozitiv electrogazodinamic de refulare și de procesare a gazului, electrozii de ionizare au muchii ascuțite, orientate spre electrozii de deionizare, și diametre egale cu diametrele perechilor de electrozi de descărcare cu bariere dielectrice, iar electrozii de deionizare formează între ei fante inelare de trecere a gazului refulat spre electrozii de descărcare cu bariere dielectrice, fante care au diametrul mediu egal cu diametrul muchiilor ascuțite ale electrozilor de ionizare.

Bobina primară a transformatorului de ridicare de înaltă tensiune este conectată în serie cu o rezistență de adaptare la ieșirea unui amplificator liniar de semnal, iar la intrarea în amplificator este conectat un generator de frecvență.

Generatorul de ozon conform invenției prezintă avantajele creșterii cu 30-50% a intensității de generare a ozonului raportate la unitatea de volum a corpului acestuia, simplificării și reducerii gabaritului construcției, cumulării funcțiilor auxiliare de răcire și de refulare a gazului procesat cu funcția de bază de generare a ozonului.

Obținerea acestor rezultate tehnice se datorează faptului că:

• utilizarea în generatorul propus a perechilor de electrozi cilindrici și barierelor dielectrice cu diametre crescătoare în intervalul diametrului corpului, perechi amplasate coaxial cu corpul generatorului de ozon, astfel că fantele inelare sunt formate între ele permite formarea unui sistem de descărcare cu suprafață de lucru extinsă și mărește gradul de utilizare a spațiului disponibil din corpul generatorului fără a afecta uniformitatea procesării gazului cu conținut de oxigen în acest spațiu, ceea ce crește intensitatea de generare a ozonului pe unitatea de volum al corpului în comparație cu generatorul de ozon cunoscut;

• amplasarea electrozilor perechilor de pe pereții interiori ai barierelor dielectrice în raport cu electrozii de pe pereții exteriori ai barierelor cu o anumită deplasare axială este optimă pentru repartiția descărcării pe ambii pereți ai barierii, totodată fiind utilizate efectele marginale ale electrozilor pe muchhile cărora se concentrează liniile de forță ale câmpurilor electrice dintre electrozi, prin urmare, crește local și intensitatea câmpului, înlesnind procesul de descărcare. în consecință, și această soluție contribuie la creșterea intensității de generare a ozonului pe unitatea de volum al corpului generatorului;

• utilizarea în calitate de fluid de răcire a gazului procesat, răcit în exteriorul corpului, exclude apa de răcire și circuitul acesteia, care ocupă o bună parte din spațiul de lucru al generatorului de ozon;

• poziționarea pe partea flanșei de intrare a gazului, în corpul generatorului de ozon, coaxial cu acesta, a unui sistem suplimentar de electrozi cilindrici coaxiali de ionizare și de electrozi cilindrici coaxiali de deionizare a gazului procesat, conectați la o sursă de înaltă tensiune de curent continuu, care alcătuiesc un dispozitiv electrogazodinamic, electrozii de ionizare având

0--2 0 0 9 - 0 0 0 2 1 -1 6 -01- 2009 muchii ascuțite, orientate spre electrozii de deionizare, asigură refularea gazului de răcire prin corpul generatorului cumulată cu procesarea suplimentară a gazului în câmp de descărcare corona (de la muchiile ascuțite ale electrozilor de ionizare spre electrozii de deionizare) și producerea suplimentară de ozon. Astfel, chiar dacă dispozitivul electrogazodinamic ocupă o parte din spațiul de lucru, faptul că el cumulează funcțiile de refulare cu cea de generare a ozonului, nu reduce intensitatea de ozon produsă pe unitatea de volum al corpului, așa cum are loc în soluția tehnică cunoscută;

• executarea electrozilor de ionizare cu diametre egale cu diametrele perechilor de electrozi de descărcare cu bariere dielectrice și formarea între electrozii de deionizare a fantelor inelare de trecere a gazului refulat spre electrozii de descărcare cu bariere dielectrice, fante care au diametrul mediu egal cu diametrul muchiilor ascuțite ale electrozilor de ionizare, este o soluție optimă de compromis a problemei contradicției tehnice între tendința de a reduce rezistența hidraulică la trecerea gazului refulat și a tendinței de reducere cu aceasta a intensității procesului cumulat de răcire și de generare a ozonului, prin faptul că rezistența hidraulică este localizată pe suprafețele de răcire și descărcare a electrozilor cu bariere, unde creșterea acesteia este benefică pentru intensificarea procesului cumulat de răcire a electrozilor și de generare a ozonului;

• conectarea bobinei primare a transformatorului de ridicare de înaltă tensiune în serie cu o rezistență de adaptare la ieșirea unui amplificator liniar de semnal și a generatorului de frecvență la intrarea în amplificator, permite reglarea în funcție de geometria electrozilor și de proprietățile electrofizice ale gazului, procesat preventiv în dispozitivul electrogazodinamic de refulare, și alegerea frecvenței optime de alimentare a electrozilor de descărcare cu bariere dielectrice la care regimul de descărcare asigură intensitatea maxim posibilă de generare a ozonului.

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției în legătură și cu fig.l și 2 care reprezintă:

- fig.l, generatorul de ozon, secțiune longitudinală, cu schemele de alimentare a electrozilor;

- fig.2, generatorul de ozon, vederea A din fig.l.

Generatorul de ozon conform invenției este alcătuit dintr-un corp cilindric (1) cu flanșe de intrare (2) și de ieșire (3) a gazului procesat, care este și fluid de răcire, răcit în exteriorul corpului (1) (sistemul de răcire a gazului nu este arătat în figurile prezentate). în corpul (1) sunt amplasate elemente de descărcare electrică, care conțin niște perechi de electrozi cilindrici coaxiali (4) și (5), conectați la un transformator (6) de ridicare de înaltă tensiune și separați cu barierele dielectrice (7). între electrozii (4) și (5) sunt formate niște fante inelare (8) pentru descărcarea electrică în gazul procesat.

în generator sunt utilizate perechi de electrozi cilindrici (4) și (5) și bariere dielectrice (7) cu diametre crescătoare în intervalul diametrului corpului (1). Perechile de electrozi cilindrici (4) și (5) sunt amplasate coaxial cu corpul (1) al generatorului de ozon, astfel că fantele inelare (8) sunt formate între aceste perechi de electrozi. Electrozii (4) ai perechilor de pe pereții interiori ai barierelor dielectrice (7) sunt amplasați cu deplasare axială în raport cu electrozii (5) de pe pereții exteriori ai barierelor (7).

Pe partea flanșei (2) de intrare a gazului, în corpul (1) al generatorului de ozon, coaxial cu acesta, este poziționat un sistem suplimentar de electrozi cilindrici coaxiali de ionizare (9) și de electrozi cilindrici coaxiali de deionizare (10) a gazului procesat, conectați la o sursă (11) de înaltă tensiune de curent continuu, care alcătuiesc un dispozitiv electrogazodinamic de refulare și de procesare a gazului. Electrozii de ionizare (9) au muchii ascuțite (12), orientate spre electrozii £Κ- 2 Ο Ο 9 - Ο Ο Ο 2 1 - 1 6 -01- 2009 ț de deionizare (10). Diametrele electrozilor de ionizate (9) sunt egale cu diametrele perechilor de electrozi (4) și (5) de descărcare cu barierele dielectrice (7). Electrozii de deionizare (10) formează între ei niște fante inelare (13) de trecere a gazului refulat spre electrozii (4) și (5) de descărcare cu barierele dielectrice (7). Diametrele medii ale fantelor (13) sunt respectiv egale cu diametrele muchiilor ascuțite (12) ale electrozilor de ionizate (9).

Bobina primară a transformatorului (6) de ridicare de înaltă tensiune este conectată în serie cu o rezistență de adaptare (R_adapt) la ieșirea unui amplificator liniar (14) de semnal. La intrarea în amplificatorul (14) este conectat un generator de frecvență (15).

Centrarea electrozilor de ionizate (9) și conexiunea lor galvanică sunt realizate cu ajutorul barelor metalice (16). în mod analogic este realizată centrarea și conexiunea galvanică a electrozilor de deionizare (10), electrozilor de descărcare (4) și (5) și a barierelor dielectrice (7)

Generatorul de ozon prezentat mai sus funcționează astfel: la alimentarea electrozilor (9) și (10) cu curent continuu de înaltă tensiune de la sursa (11) în spațiul dintre acești electrozi se va stabili un câmp electric neomogen cu intensitate maximă pe muchiile ascuțite (12) ale electrozilor de ionizare (9). în vecinătatea acestor muchii intensitatea câmpului electric va depăși intensitatea de inițiere a descărcării corona și în aceste zone va avea loc ionizarea de șoc a moleculelor de gaz procesat cu conținut de oxigen (aer rece). în procesul de descărcare corona, concomitent cu ionizarea unipolară a gazului se va forma ozon și alte specii chimice iar, sub acțiunea forțelor coulombice, ionii formați vor migra spre electrozii de deionizare (10), pe care sarcina electrică a particulelor încărcate va fi neutralizată. în mișcarea orientată a ionilor, datorită viscozității moleculare, vor fi antrenate si particulele neutre de gaz formând așa numitul “vânt ionic”. în acest mod amestecul de aer rece cu ozonul generat în dispozitivul electrogazodinamic de refulare va fi vehiculat spre electrozii (4) și (5) de descărcare cu barierele dielectrice (7).

Tensiunea și frecvența curentului alternativ de alimentare a electrozilor (4) și (5) sunt reglate în funcție de geometria electrozilor și de proprietățile electrofizice ale gazului, procesat preventiv în dispozitivul electrogazodinamic de refulare. Astfel, prin generarea cu generatorul (15) a semnalului cu amplitudine și frecvență reglabile, amplificat cu amplificatorul liniar (14) și ridicat la tensiunea de lucru cu transformatorul de ridicare (6) se aleg valorile optime ale frecvenței și tensiunii de alimentare a electrozilor de descărcare (4) și (5) cu barierele dielectrice (7), la care se stabilește un regim de descărcare cu intensitate maxim posibilă de generare a ozonului.

Pe suprafețele dielectrice exterioare și interioare ale barierelor (7) între marginile electrozilor (4) și (5) sunt localizate zone extinse de plasmă de descărcare cu barieră, în care are loc generarea finală a ozonului.

Fluxul de gaz rece refulat de dispozitivul electrogazodinamic (9) și (10) răcește electrozii (4) și (5) și preia ozonul format în spațiile de descărcare ale acestora. Astfel, la intrarea prin flanșa (2) este absorbit aerul rece, răcit în exteriorul generatorului, iar ieșirea prin flanșa (3) este refulat amestec de aer cu conținut ridicat de ozon.

Generatorul de ozon propus conține elemente care cumulează funcțiile complementare de răcire a electrozilor și de vehiculare a gazului procesat cu funcția principală de generare a ozonului și, în acest mod, are o construcție simplă cu intensitate ridicată de generare a ozonului raportată la unitatea de volum a corpului acestuia.

Claims (2)

1 6 -01- 2009

Revendicări

1. Generator de ozon, constituit dintr-un corp cilindric (1) cu flanșe de intrare (2) și de ieșire (3) a gazului procesat, de admisie și de evacuare a fluidului de răcire, din elemente de descărcare electrică, amplasate în corpul (1), care conțin perechi de electrozi cilindrici coaxiali (4) și (5), conectați la un transformator (6) de ridicare de înaltă tensiune și separați cu barierele dielectrice (7) și cu fante inelare (8) între electrozii (4) și (5) pentru descărcarea electrică în gazul procesat, caracterizat prin aceea că, în generator sunt utilizate perechi de electrozi cilindrici (4) și (5) și bariere dielectrice (7) cu diametre crescătoare în intervalul diametrului corpului (1), perechi amplasate coaxial cu corpul (1) al generatorului de ozon, astfel că fantele inelare (8) sunt formate între ele, iar electrozii (4) ai perechilor de pe pereții interiori ai barierelor dielectrice (7) sunt deplasați axial în raport cu electrozii (5) de pe pereții exteriori ai barierelor (7), în calitate de fluid de răcire este utilizat gazul procesat, răcit în exteriorul corpului (1), pe partea flanșei (2) de intrare a gazului, în corpul (1) al generatorului de ozon, coaxial cu acesta, este poziționat un sistem suplimentar de electrozi cilindrici coaxiali de ionizare (9) și de electrozi cilindrici coaxiali de deionizare (10) a gazului procesat, conectați la o sursă (11) de înaltă tensiune de curent continuu, care alcătuiesc un dispozitiv electrogazodinamic de refulare și de procesare a gazului, electrozii de ionizare (9) au muchii ascuțite (12) orientate spre electrozii de deionizare (10), și diametre egale cu diametrele perechilor de electrozi (4) și (5) de descărcare cu barierele dielectrice (7), iar electrozii de deionizare (10) formează între ei fante inelare (13) de trecere a gazului refulat spre electrozii (4) și (5) de descărcare cu barierele dielectrice (7), fante (13) care au diametrul mediu egal cu diametrul muchiilor ascuțite (12) ale electrozilor de ionizare (9).

2. Generator în conformitate cu revendicarea 1, caracterizat prin aceea că, bobina primară a transformatorului (6) de ridicare de înaltă tensiune este conectată în serie cu o rezistență de adaptare (R_ad_apt) la ieșirea unui amplificator liniar (14) de semnal, iar la intrarea în amplificatorul (14) este conectat un generator de frecvență (15).